2017-2018学年高中物理 第十三章 光 第3节 光的干涉学案 新人教版选修3-4

1、13.3光的干涉学 习 目 标知 识 脉 络1.观察光的干涉现象，能说出光的干涉条纹的特点(重点)2能说出干涉现象产生的原因以及出现明条纹或暗条纹应满足的条件(难点)3明确相干光源的概念，熟记产生稳定干涉现象的条件(重点)杨氏干涉实验1物理史实1801年，英国物理学家托马斯杨成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性2双缝干涉实验(1)实验过程：让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉(2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹(3)实验结论：光

2、是一种波1直接用强光照射双缝，发生干涉()2两只手电筒射出的光束在空间相遇，能观察到光的干涉现象()3用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹()1做双缝干涉实验时必须具备什么条件才能观察到干涉条纹？【提示】必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小2一般情况下光源发出的光很难观察到干涉现象，这是什么原因？【提示】光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相差，不具备相干光源的条件1光的干涉(1)光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域是相互间隔的，即出现亮纹和暗纹相间的现象(2)干涉条件：两列光的频率相同、相差恒定或两列光振

3、动情况总是相同能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列来获得2托马斯杨的双缝干涉实验(1)双缝干涉的装置示意图(如图1331所示)图1331实验装置如图1331所示，有光源、单缝、双缝和光屏(2)单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光(3)双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光3双缝干涉图样的特点图1332(1)单色光的干涉图样(如图1332所示

4、)若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等中央为亮条纹，两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大(2)白光的干涉图样若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的这是因为：从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹1以下光源不可作为相干光源的是()A两个相同亮度的烛焰B两个相同规格的灯泡C双丝灯泡D出自一个光源的两束光E一

5、束平行单色光经双缝后分为两束【答案】ABC2在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿色频率，波长均不相等，这时在屏上可看到什么现象？ 【导学号：】【答案】见解析3从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是为什么？【答案】见解析1双缝干涉的条件是必须有相干光源，且双缝间的间距必须很小2光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差，所以一般情况很难观察到光的干涉现象，杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光源3在单色光的

6、干涉条纹中，两相邻明纹或暗纹间的距离是相等的，不同色光的条纹间距不相等决定条纹明暗的条件1当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长的整数倍时，两列光波在这点相互加强，出现明条纹2当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光波在这点相互减弱，出现暗条纹1若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹()2若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹()3当两个光源与屏上某点的距离之差为半波长的整数倍时出现暗条纹()1用白光做双缝干涉实验，彩纹的特点如何？【提示】屏中央各色光都得到加强，混合成白色，但两侧因条纹间距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红2不同色光在真空中的光速相同吗？在同种介

7、质中的光速相同吗？【提示】各种色光在真空中的光速均为c3108 m/s，而在同种介质中，由于各种色光的折射率不同，由v知，v不同1明暗条纹的判断如图1333所示，S1、S2是两个狭缝，d，缝到屏的距离为l，ld，O是S1S2的中垂线与屏的相交点图1333(1)出现明条纹的条件屏上某点P到双缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍，即|PS1PS2|k2k(k0,1,2，)(2)出现暗条纹的条件屏上某点P到双缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍，即|PS1PS2|(2k1)(k0,1,2,3，)2对双缝干涉图样的两点说明(1)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央亮纹为白色(2)若利用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等，中央仍为亮纹4在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m，若分别用频率f15.01014Hz和f27.51014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是：单色光f1照射时出现_条纹，单色光f2照射时出现_条纹. 【导学号：】【答案】明暗5如图1334所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1r2|应为